Warum würde die Verwendung eines höheren ISO-Werts und einer kürzeren Verschlusszeit mehr Rauschen verursachen als die Verwendung eines niedrigeren ISO-Werts und einer längeren Verschlusszeit?

Ich versuche zu sehen, wie diese Antwort mit der Praxis korreliert. Diese Antwort besagt im Grunde, dass ich genug Licht in die Kamera lassen und dann den höchsten ISO-Wert verwenden muss, um dann das niedrigste Rauschen zu erhalten.

Also mache ich zwei Aufnahmen mit derselben Kamera. Die Blende der Kamera ist auf einen bestimmten Wert eingestellt. Der vollständig manuelle Modus befindet sich auf einem Stativ und ist auf ein bestimmtes weit entferntes Objekt fokussiert. Die Dreharbeiten werden gegen Mitternacht durchgeführt, daher ist es ziemlich dunkel. Die Szene ist ein großes Industriegebäude, das weit entfernt von der Kamera auf einem Feld steht. Das Feld hat keine Lichtquellen, alle Lichter sind auf dem Industriegebäude.

Ich weiß nicht, ob es wichtig ist, aber Bilder werden als JPEG in die Kamera geschrieben - keine Aufnahme in rohe und externe Nachbearbeitung. Vielleicht sehe ich deshalb mein unerwartetes Ergebnis.

Der höchste ISO-Wert der Kamera ist 3200 (ohne erweiterte ISO-Werte).

Also fotografiere ich zuerst mit ISO 1600 und einer Verschlusszeit von 1/125 Sekunde und dann mit ISO 3200 und einer Verschlusszeit von 1/250 Sekunden. Die Lichtmenge sollte identisch sein und tatsächlich sehen beide Aufnahmen richtig belichtet und gleich belichtet aus.

Wenn ich die Bilder in einem Bildbetrachter öffne und auf hundert Prozent zoome, sehe ich, dass die ISO 1600-Aufnahme viel sauberer ist als eine mit ISO 3200. Ich habe das mehrmals überprüft und bin mir sicher - es ist nicht umgekehrt.

Warum ist das? Liegt das an Unterschieden bei der Nachbearbeitung?

Also fotografiere ich zuerst mit ISO 1600 und einer Verschlusszeit von 1/125 Sekunde und dann mit ISO 3200 und einer Verschlusszeit von 1/250 Sekunden. Die Lichtmenge sollte identisch sein und tatsächlich sehen beide Aufnahmen richtig belichtet und gleich belichtet aus.

Die Lichtmenge ist nicht identisch. Sie lassen bei 1/125 Sekunde doppelt so viel Licht in die Kamera als bei 1/250 Sekunde. Anschließend haben Sie das Bild mit halb so viel Licht verstärkt, um es an die Helligkeit des anderen Bildes anzupassen. Auf diese Weise haben Sie das Bildrauschen ebenfalls um den Faktor zwei verstärkt. Um die gleiche Lichtmenge bei 1/250 Sekunden in die Kamera zu lassen, müssten Sie auch die Blende der Kamera um eine Blende öffnen, verglichen mit der Einstellung von 1/125 Sekunde.

Wenn wir im Kontext eines Bildes Rauschen sagen , meinen wir oft das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) .

Im Kontext der digitalen Fotografie wird der „Signalpegel“ durch die Lichtmenge in der Szene und durch die Menge dieses Lichts bestimmt, die wir durch Auswahl einer bestimmten Blendengröße und Verschlusszeit in die Kamera lassen können.

Die Menge des tatsächlichen Rauschens wird in zwei Haupttypen unterteilt: Leserauschen und Photonenschussrauschen. Das Lesegeräusch ist für eine bestimmte Aufnahmebedingung ziemlich konstant. Es kann durch die Innentemperatur der Kamera beeinflusst werden, ändert sich jedoch normalerweise nicht von einer Aufnahme zur nächsten unter den gleichen allgemeinen Umgebungsbedingungen. Das Photonenrauschen, oft als "Schuss" -Rauschen oder "Poisson-Verteilungsrauschen" bezeichnet , ist variabel und nimmt mit der Lichtmenge zu, nimmt jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit zu als die Zunahme des Lichts.

Das Einstellen der ISO beeinflusst, wie stark das Signal und das Rauschen zusammen verstärkt werden. Durch Erhöhen der ISO-Einstellung werden sowohl das Signal als auch das Rauschen gleichermaßen multipliziert, sodass das SNR gleich bleibt. Wenn das Bild jedoch stärker verstärkt wird, wird es heller und wir können möglicherweise mehr Rauschen in dem Bild sehen, das zuvor in den dunkleren Schatten des Bildes maskiert wurde.

Das Endergebnis ist, dass je mehr Licht in die Kamera gelangt, desto weniger Einfluss das Rauschen auf ein Bild hat, da das SNR durch Hinzufügen von mehr zusätzlichem Signal (Licht) als zusätzlichem Rauschen erhöht wird .

Der Rat in der Antwort, auf die am Anfang der Frage verwiesen wird, ist zu verstehen als "... lassen Sie genügend Licht in die Kamera und verwenden Sie dann den höchsten ISO-Wert , der nicht zu durchgebrannten Glanzlichtern führt. Wenn genügend Licht in die Kamera eingelassen wird Kamera, diese ideale ISO könnte durchaus die minimale ISO-Einstellung der Kamera sein. Nur wenn wir durch die Menge des verfügbaren Lichts, die maximale Blendenbreite der Kamera oder die Blendeneinstellung, die erforderlich ist, um eine gewünschte Schärfentiefe zu erhalten, oder die erforderliche Verschlusszeit begrenzt sind Verhindern Sie das Verwischen eines sich bewegenden Motivs. Es wird empfohlen, den ISO-Wert auf die höchste Einstellung zu erhöhen, bei der die Glanzlichter nicht überbelichtet werden. Dies gilt auch für einen ISO-Wert, der über dem ISO-Wert der Kamera liegt.

ISO Die Erhöhung ist nicht geben Ihnen mehr Licht. Es weist die Kamera nur an, das vom Sensor kommende Signal zu verstärken, um zusätzliches Licht zu "simulieren". Dieses simulierte Licht ist jedoch nicht wie das Original, denn wenn die Kamera das Signal verstärkt, verstärkt sie auch das Rauschen.

Daher wird es immer bevorzugt, wenn möglich eine längere Verschlusszeit oder eine größere Blende zu verwenden, da diese wirklich mehr Licht liefern. In Ihrem Fall liefert 1/125, da die Blende konstant ist, doppelt so viel Licht wie 1/250, weshalb die 1/250-Aufnahme doppelt so stark verstärkt werden muss, um ähnlich belichtete Ergebnisse zu erzielen.

Die richtige Belichtung ist das Ziel. Wir sprechen über Kameraeinstellungen und -anpassungen, die die Menge an Lichtenergie steuern, die auf dem Bildsensor abgespielt wird. Das Ziel; Machen Sie ein Bild mit den gewünschten Intensitäten und Farben.

Drei Größen bilden die Belichtung.

1. Bildhelligkeit 2. Belichtungsdauer 3. Empfindlichkeit des Bildsensors

Alle drei Komponenten der Belichtung können manipuliert werden. Wahrscheinlich wird es eine Reihe von Expositionen geben, die zu akzeptablen Ergebnissen führen. Die Belichtung hat eine Gleichung E = IT. Diese Gleichung ist als "Gesetz der Reziprozität" bekannt. Mündlich gesagt - Belichtung = Intensität multipliziert mit Zeit.

Wir können die Empfindlichkeit nach oben oder unten einstellen. Wir sprechen über die ISO des Imaging-Chips. Die beste Qualität wird erzielt, wenn die ISO niedrig eingestellt ist. Dies liegt daran, dass wir bei der Erhöhung der ISO die zur Erreichung unseres Ziels erforderliche Verstärkung erhöhen.

Jetzt enthält der CMOS-Chip Millionen von Fotoseiten mit jeweils einem Verstärker. Die Wirkungsgrade der einzelnen Verstärker sind geringfügig unterschiedlich. Dieser Unterschied führt zu „Rauschen mit festem Muster“. Rauschen ist das Gegenstück zur statischen Aufladung in einem Audiosystem. Alle Schaltkreise enthalten "gute" Signale, die mit "beschädigten" Signalen vermischt sind. Dies wird als "Signal-Rausch-Verhältnis" bezeichnet. Während wir die Verstärkung erhöhen, werden beide Teile verstärkt. Die schlechte Nachricht ist, dass das Verhältnis des korrupten Teils eskaliert und wir mehr Lärm bekommen, als wir wollen. Lärm wird als Mangel an Gleichmäßigkeit angesehen. Mit anderen Worten, eine Körnigkeit ähnlich der Körnung, die in vielen filmbasierten Bildern zu sehen ist.

Das Fazit lautet: Es gibt mehrere Einstellungen, die eine korrekte Belichtung ergeben. Sie sollten wahrscheinlich die ISO so niedrig wie möglich einstellen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Die gute Nachricht ist, dass die Fototechnik voranschreitet, heutige Chips und Software über einen größeren Bereich erhöhter ISO-Einstellungen weniger wahrnehmbares Rauschen verursachen. Die Chips und die Software von morgen halten dies zu einem beweglichen Ziel.

Die referenzierte Antwort befasst sich mit einer sehr spezifischen Situation. Wie andere Antworten festgestellt haben, müssen Sie mehr Licht (Signal) in die Kamera bringen, um das Rauschen im endgültigen Bild zu reduzieren. Die Antwort, auf die verwiesen wird, basiert auf der Annahme, dass es nicht möglich ist, mehr Licht in die Kamera zu bringen. Sie können die Blende nicht öffnen oder auf eine längere Verschlusszeit umschalten, aber das Bild ist immer noch unterbelichtet. In dieser speziellen Situation ist es besser, die ISO zu erhöhen, als die Post aufzuhellen.

Ohne auf alle technischen Details einzugehen, ist das Signal-Rausch-Verhältnis am Sensor in beiden Fällen gleich. Durch Erhöhen des ISO-Werts wird das Rauschen nicht reduziert. Die Werte vom Sensor werden jedoch gerundet, wenn sie in eine Bilddatei konvertiert werden. Durch Erhöhen der ISO werden die ungerundeten Analogwerte multipliziert, während durch Aufhellen im Post die gerundeten Digitalwerte erhöht werden. Auch die Sensorausgabe (einschließlich des ISO-Effekts) ist linear, aber Bilddateien (ob roh, JPEG oder was auch immer) folgen einer nichtlinearen Reaktion, die der des menschlichen Auges entspricht. Der kombinierte Effekt besteht darin, dass durch Aufhellen in der Post die dunkleren Werte im Bild posterisiert werden. Dadurch erscheint das Rauschen stärker als bei einer Erhöhung der Helligkeit durch die ISO.

Soweit ich weiß, vervielfacht sich die erweiterte ISO nach der Konvertierung in nichtlineare digitale Daten tatsächlich , sodass es dort keinen Vorteil gegenüber einer Aufhellung in der Post gibt.

Die Hauptgeräuschquellen in einem Kamerasensor sind Lese- und Aufnahmegeräusche. Wenn Sie die Menge des aufgenommenen Lichts erhöhen (die Belichtungszeit erhöhen), nehmen beide Rauschquellen relativ ab. Ein zusätzlicher Lichtstopp erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis allein aufgrund der Rauschstatistik um etwa 41%. So können Sie immer besser Licht aufnehmen (längere Verschlusszeiten), bis Sie die Sättigungsgrenze der Elektronik erreichen.

Durch Erhöhen des ISO-Werts wird die in der Kamera verwendete Verstärkung erhöht - dies verstärkt sowohl das Rauschen als auch das Signal (es fügt auch etwas mehr Rauschen hinzu, was bei modernen Kameras normalerweise kein Problem darstellt). Bei gleichem einfallendem Licht bedeutet eine Erhöhung des ISO-Werts eine Verkürzung der Verschlussdauer, eine Verringerung der aufgenommenen Lichtmenge und damit eine Erhöhung des Rauschens und eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses.

Die Reduzierung der ISO und die Erhöhung der Menge des aufgenommenen Lichts ist daher unter dem Gesichtspunkt des Rauschens besser. Sobald Sie jedoch die (unverstärkte) Basis-ISO einer Kamera erreicht haben, verringern weitere Verringerungen den verfügbaren Dynamikbereich, was sich möglicherweise nachteilig auf die Kamera auswirkt.

Es tut nicht. Wenn Sie mit der niedrigsten möglichen ISO-Empfindlichkeit aufnehmen, erhalten Sie weniger Rauschen. Deshalb bieten High-End-Kameras ISO 64, 50 und sogar 32. Bei Aufnahmen mit einer niedrigeren ISO muss die Belichtung länger oder die Blende breiter sein. In beiden Fällen würden Sie mehr Licht bekommen.

Mehr Licht erhöht das Signal im Verhältnis zum Rauschen und somit erhalten Sie eine sauberere Ausgabe.

Beachten Sie, dass einige niedrige ISO- Werte erweitert werden . Dies reduziert immer noch das Bildrauschen, da durch das Verkleinern der Daten auch das Rauschen verkleinert wird. Dies kann jedoch zu einem geringeren Dynamikbereich führen, hängt jedoch davon ab, wie der Sensor abgelesen wird.